4.2.1 电解池的工作原理（检测）-【基于真实情景的同步教学】2024-2025学年高二化学同步课件与检测（人教版2019选择性必修1）

基于真实情境的大单元教学系列测试 4.2.1《电解池的工作原理》检测 注意事项： 1.答题前，考生先将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。 2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。 3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 可能用到的相对原子质量：H-1 C-12 O-16 K-39 Mn-55 Fe-56 1． 选择题：本题共10小题，每小题2分，共20分。每小题只有1个选项符合题目要求。 1．下列关于电解池的叙述中正确的是 A．与电源正极相连的是电解池的阴极 B．与电源负极相连的是电解池的阴极 C．在电解池的阳极发生还原反应 D．电子从电源的负极沿导线流向正极 2．如图是电解溶液的装置，其中c、d均为石墨电极。下列有关判断正确的是 A．a为负极，b为正极 B．a为阳极，b为阴极 C．电解过程中，c电极质量增加 D．电解过程中，氯离子浓度减小 3．某固体电解池工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．电极1的电极反应为 B．电极2是阴极。发生还原反应： C．工作时从多孔电极2迁移到多孔电极1 D．理论上电源提供2mol电子，则能分解1mol 4．铅蓄电池的工作原理可表示为，其构造示意图如图所示。下列有关说法不正确的是 A．放电时，正、负电极质量均增大 B．放电时，溶液的增大 C．充电时，移向极 D．充电时，每消耗，转移电子数为 5.下列装置能构成电解池的是(　　) 6．某同学为了使反应2HCl＋2Ag===2AgCl＋H2↑能进行，设计了如下所示的四个实验方案，你认为可行的方案是(　　) 7.如图用石墨作电极的电解池中，放入某足量蓝色溶液500 mL进行电解，观察到A电极表面有红色固体生成，B电极有无色气体生成；通电一段时间后，取出A电极，洗涤、干燥、称量，A电极增重1.6 g。下列说法错误的是(　　) A．图中B电极同电源正极相连 B．该蓝色溶液可能是CuSO4或CuCl2溶液 C．电解后溶液的酸性增强 D．要使电解后溶液完全恢复到电解前的状态，则可加入2 g CuSO4 8.在右图所示的装置中，x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极极板质量增加，b极极板处有无色无臭气体放出，符合这一情况的是(　　) 选项 a极板 b极板 x电极 z溶液 A 锌 石墨 负极 CuSO4 B 石墨 石墨 负极 NaOH C 银 铁 正极 AgNO3 D 铜 石墨 负极 CuCl2 9．高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途，用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4)的装置如图所示。下列说法合理的是(　　) A．镍电极上的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B．铁是阳极，电极反应式为Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2 C．若隔膜为阴离子交换膜，则OH－自右向左移动 D．电解时阳极区pH降低、阴极区pH升高，但最终溶液pH升高 10．我国科学家成功实现了电解气态HCl制备Cl2，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．a为外接直流电源的负极 B．阳极的电极反应为2HCl－2e－===Cl2＋2H＋ C．通电后H＋从左室迁移至右室 D．左室中发生的反应为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，实现了Fe3＋的再生 二、多选题：本题共5小题，每小题4分，共20分。每小题有2个选项符合题目要求。 11．科研人员设计了如图所示的甲烷燃料电池，并用于电解饱和NaCl溶液，电池的电解质是掺杂了Y2O3与ZrO2的固体，可在高温下传导O2-。下列说法正确的是 A．电极C为阴极 B．电极D区溶液的pH增大 C．该电池工作时负极反应式为CH4-8e-＋4O2-=CO2＋H2O D．当线路上通过0.2 mol电子时，有2.24 L O2参与反应 12．利用甲烷燃料电池作电源，可以通过电化学方法将有害气体NO、分别转化为和，装置如图所示。下列说法错误的是 A．通过甲进入的气体是氧气 B．b极的电极反应为： C．通过丙出口出去的物质只有硫酸铵浓溶液 D．d电极反应式是 13．按图甲装置进行实验，若图乙中横坐标x表示通过电极的电子的物质的量。下列叙述不正确的是 A．F表示反应生成的物质的量 B．E表示反应实际消耗的物质的量 C．E表示反应生成的物质的量 D．E表示反应生成的物质的量 14．如图装置可实现将转化为，并获得溶液。下列说法错误的是 A．为太阳能电池的正极 B．该装置可实现多种能量之间的转化 C．电极的电极反应为 D．当有参与反应时，外电路中通过个电子、质子交换膜透过个 15．全钒液流电池具有响应速度快、操作安全、使用寿命长等优点，被广泛应用于各领域，工作原理如下图，电解液含硫酸。下列有关说法正确的是 离子种类 颜色 黄色 蓝色 绿色 紫色 A．放电时，A极为负极，发生还原反应 B．放电时，B极反应式为 C．充电时，理论上电路中转移电子时，右侧电解质(包含储液罐)溶液中会减少个 D．当完成储能时，右侧储液罐中溶液的颜色是黄色 三、填空题：本题共5小题，每小题12分，共60分。 16．装置如图所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。请回答： (1)B极是电源的负极，C极的电极反应式为 ，一段时间后丁中X极附近的颜色逐渐 (填“变深”或“变浅”)。 (2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成，对应单质的物质的量之比为 。 (3)现用丙装置给铜件镀银，则H应该是 (填“铜”或“银”)，电镀液是 溶液。常温下，当乙中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为500 mL)，丙中镀件上析出银的质量为 g，甲中溶液的pH (填“变大”“变小”或“不变”)。 (4)若甲烧杯是在铁件表面镀铜，已知电镀前两电极质量相同，电镀完成后将它们取出，洗净、烘干、称量，发现二者质量相差5.12 g，则电镀时电路中通过的电子为 mol。 17．高铁酸钾固体呈紫色，可溶于水，微溶于浓溶液，在碱性溶液中性质稳定。 (1)研究人员用作电极电解浓溶液制备，装置示意图如下： ①Ni电极作 (填“阴”或“阳”)极。 ②Fe电极上的电极反应式为 。 ③制备过程中 (填“需要”或“不需要”)补充KOH，结合化学用语解释原因 。 (2)偂化物有剧毒，若废水中含量超标，可用将其氧化。测定处理后水(含少量)的废水(废水中不含干扰测定的物质)中的含量的操作如下：取处理后的废水于锥形瓶中，滴加几滴溶液作指示剂，再用的溶液滴定，消耗溶液的体积为。 已知：(黄色)，优先于与反应。 ①溶液应装在 (填“酸式”或“碱式”)滴定管中，且最好是棕色的，目的是 。 ②滴定终点时的现象是 。经处理后的废水中的含量为 。 18．重铬酸钠(Na2Cr2O7•2H2O)俗称红矾钠，是一种重要的无机盐产品，可作氧化剂，在印染、颜料、电镀、医药等方面有广泛用途。 (1)基态铬原子的价电子排布图 。 【查阅资料】已知重铬酸钠溶液存在Cr2O(橙色)和CrO(黄色)相互转化的平衡。 【实验操作】分别向两支装有Na2Cr2O7的溶液中加入几滴浓硫酸和NaOH溶液，如图所示： 【实验现象】左边试管溶液颜色变深，右边溶液颜色变浅。 【实验结论】 (2)①出重铬酸钠溶液中Cr2O(橙色)和CrO(黄色)相互转化的平衡的离子方程式 。 ②用平衡移动原理解释右边试管加入NaOH溶液后，溶液颜色变浅的原因： 。 ③若加水稀释重铬酸钠溶液，则的值 (答变大变小或不变)。 (3)利用膜电解技术(装置如图所示)，以Na2CrO4为电解液制备Na2Cr2O7的总反应方程式为：4Na2CrO4+4H2O2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2↑+O2↑。写出阳极的电极反应式 ，电解时通过交换膜的主要离子为 。 (4)测定所得Na2Cr2O7溶液的浓度。用amol•L-1酸性KMnO4标准溶液滴定一定浓度的FeSO4溶液V1mL，消耗KMnO4溶液25.00mL；再用滴定过的FeSO4溶液滴定待测液Na2Cr2O7溶液25.00mL，并记录消耗FeSO4溶液体积V2mL。 已知：MnO+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O Cr2O+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O 根据以上数据，计算得Na2Cr2O7溶液的浓度c= mol•L-1。 19．A、B、C、D均为石墨电极，E、F为两种活泼金属，这两种金属元素均位于短周期，且位置相邻，E能与NaOH溶液反应。按图示接通线路，反应一段时间。 (1)判断装置的名称：甲池为 (填“电解池”或“原电池”，下同)，乙池为 。 (2)F极为 (填“正极”“负极”“阳极”或“阴极”)，电极反应式为 ；B极为 (填“正极”“负极”“阳极”或“阴极”)，电极反应式为 。 (3)溶液会变蓝的是 (填“a”或“b”)，U形管中先变红的是 (填“C”或“D”)极附近的溶液，U形管中发生的总反应为 。 (4)已知烧杯和U形管中的溶液均足量，当烧杯中有38.1 g I2生成时，甲池中溶液的质量会减少 g。 20．新能源汽车所用蓄电池主要为二次锂电池。请回答下列问题： (1)如图所示为水溶液锂离子电池体系。放电时，电池的负极是 (填“a”或“b”)，溶液中从 (填“a向b”或“b向a”)迁移。 (2)钴酸锂电池是目前常见的锂离子二次电池，电池总反应为，用它做电源按如图装置进行电解。通电后，d电极附近先出现白色沉淀(CuCl)。 ①放电时，负极反应式为 。 ②该电池充电时，n极为电源的 极，试写出装置II中d电极附近产生白色沉淀的反应式 。 ③电极a上的现象是 。 ④若装置I为铜上镀银，则装置I中U形管内的溶液为 (填化学式，下同)，电解一段时间后，若铜棒上无气体产生，要使溶液恢复原状态，需加入 。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 基于真实情境的大单元教学系列测试 4.2.1《电解池的工作原理》检测 注意事项： 1.答题前，考生先将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。 2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。 3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 可能用到的相对原子质量：H-1 C-12 O-16 K-39 Mn-55 Fe-56 1． 选择题：本题共10小题，每小题2分，共20分。每小题只有1个选项符合题目要求。 1．下列关于电解池的叙述中正确的是 A．与电源正极相连的是电解池的阴极 B．与电源负极相连的是电解池的阴极 C．在电解池的阳极发生还原反应 D．电子从电源的负极沿导线流向正极 【答案】B 【详解】A．电解池中，与外接电源负极相连的为阴极，与正极相连的为阳极，故A错误； B．电解池中，与外接电源负极相连的为阴极，故B正确； C．电解池的阳极上失电子发生氧化反应，故C错误； D．与外接电源负极相连的为阴极，电子从负极经导线流入阴极，再从阳极流向正极，故D错误； 故选：B。 2．如图是电解溶液的装置，其中c、d均为石墨电极。下列有关判断正确的是 A．a为负极，b为正极 B．a为阳极，b为阴极 C．电解过程中，c电极质量增加 D．电解过程中，氯离子浓度减小 【答案】D 【详解】A．根据电流方向可知，a为正极，b为负极，A错误， B．根据电流方向可知，a为正极，b为负极，则c为阳极，d为阴极，B错误； C．电解过程中，d电极附近铜离子得到电子变为铜单质，并附着在d电极上，所以d电极质量增加，C错误； D．电解过程中，c电极附近氯离子失去电子变为氯气，因此浓度减小，D正确； 故选D。 3．某固体电解池工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．电极1的电极反应为 B．电极2是阴极。发生还原反应： C．工作时从多孔电极2迁移到多孔电极1 D．理论上电源提供2mol电子，则能分解1mol 【答案】D 【详解】A．多孔电极1上发生得电子的还原反应转化成，则多孔电极1为阴极，其电极反应为，A错误； B．多孔电极2上发生失电子的氧化反应转化成，则多孔电极2为阳极，其电极反应为，B错误； C．工作时，阴离子向阳极移动，即从多孔电极1迁移到多孔电极2，C错误； D．电解总反应为，分解2mol共转移4mol电子，则理论上电源提供2mol电子时能分解1mol，D正确； 故选D。 4．铅蓄电池的工作原理可表示为，其构造示意图如图所示。下列有关说法不正确的是 A．放电时，正、负电极质量均增大 B．放电时，溶液的增大 C．充电时，移向极 D．充电时，每消耗，转移电子数为 【答案】D 【分析】由题干铅蓄电池的工作原理可知，放电时，Pb为负极，电极反应为；Pb-2e-+=PbSO4↓，镀有PbO2的Pb板为正极，电极反应为：PbO2+4H+++2e-=PbSO4↓+2H2O，充电时，Pb连接电源的负极，作阴极，电极反应为：PbSO4+2e-= Pb+，PbO2一极与电源正极相连，作阳极，电极反应为：PbSO4+2H2O-2e-= PbO2+4H++，据此分析解题。 【详解】A．由分析可知，放电时，负极电极反应为；Pb-2e-+=PbSO4↓，正极电极反应为：PbO2+4H+++2e-=PbSO4↓+2H2O，则正、负电极质量均增大，A正确； B．由题干反应原理可知，放电时，消耗溶液中的H2SO4，故溶液的增大，B正确； C．由分析可知，充电时，Pb为阴极，PbO2为阳极，故移向极，C正确； D．由分析可知，充电时，阴极电极反应为：PbSO4+2e-= Pb+，阳极电极反应为：PbSO4+2H2O-2e-= PbO2+4H++，故每消耗，即阴极上1mol阳极上1mol，则转移电子数为，D错误； 故答案为：D。 5.下列装置能构成电解池的是(　　) 解析：选D　电解池是将电能转化为化学能的装置，必须有外接电源，同时有闭合电路，A装置没有形成闭合电路，B装置和C装置没有外接电源，D装置满足电解池的结构，故答案为D。 6．某同学为了使反应2HCl＋2Ag===2AgCl＋H2↑能进行，设计了如下所示的四个实验方案，你认为可行的方案是(　　) 解析：选C　由2HCl＋2Ag===2AgCl＋H2↑可知该反应不是自发的氧化还原反应，故只能设计成电解池。H元素的化合价由＋1价降低到0价，得到电子，发生还原反应，阴极上的电极反应为2H＋＋2e－===H2 ↑，银元素的化合价从0价升高到＋1价，发生氧化反应，银作阳极，电极反应为Ag－e－===Ag＋，盐酸作电解质溶液，形成电解池。 7.如图用石墨作电极的电解池中，放入某足量蓝色溶液500 mL进行电解，观察到A电极表面有红色固体生成，B电极有无色气体生成；通电一段时间后，取出A电极，洗涤、干燥、称量，A电极增重1.6 g。下列说法错误的是(　　) A．图中B电极同电源正极相连 B．该蓝色溶液可能是CuSO4或CuCl2溶液 C．电解后溶液的酸性增强 D．要使电解后溶液完全恢复到电解前的状态，则可加入2 g CuSO4 解析：选B　B电极有无色气体生成，说明B电极为阳极，水电离出的OH－在此电极上失电子生成O2，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；A电极表面有红色固体生成，说明A电极为阴极，Cu2＋在此电极上得电子生成Cu单质，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。根据分析，B电极为电解池阳极，与电池正极相连，故A正确；根据阴离子放电顺序可知，硝酸根离子在氢氧根离子后放电，Cl－在氢氧根离子前放电，因此，蓝色溶液不能为CuCl2溶液，B错误；B电极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，电解过程中消耗水中的OH－，从而促进水的电离，使H＋浓度增大，即电解后溶液的酸性增强，故C正确；溶液中剩余0.05 mol H＋，需要加入0.025 mol Cu2＋将溶液还原，若利用CuO还原溶液，需要的质量m＝0.025 mol×80 g·mol－1＝2 g，故D正确。 8.在右图所示的装置中，x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极极板质量增加，b极极板处有无色无臭气体放出，符合这一情况的是(　　) 选项 a极板 b极板 x电极 z溶液 A 锌 石墨 负极 CuSO4 B 石墨 石墨 负极 NaOH C 银 铁 正极 AgNO3 D 铜 石墨 负极 CuCl2 解析：选A　本题突破口是“a极极板质量增加”，据此判断a极一定是阴极，则b极一定是阳极。A是惰性阳极电解CuSO4溶液，符合题意；B的实质是电解水，两极都产生气体，不符合题意；C的阳极是铁，是活性电极，x极应该为负极，不符合题意；D的阳极生成氯气，氯气是有刺激性气味的气体，不符合题意。 9．高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途，用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4)的装置如图所示。下列说法合理的是(　　) A．镍电极上的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B．铁是阳极，电极反应式为Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2 C．若隔膜为阴离子交换膜，则OH－自右向左移动 D．电解时阳极区pH降低、阴极区pH升高，但最终溶液pH升高 解析：选A　用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4)，铁失电子生成高铁酸钠，则铁作阳极，镍作阴极，溶液中的H＋在阴极放电生成氢气，则电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故A正确；根据分析，铁是阳极，电极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O，故B错误；若隔膜为阴离子交换膜，则OH－自左(阴极区)向右(阳极区)移动，故C错误；电解时，阳极区的电极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O，pH降低，阴极区电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，pH升高，电池的总反应式为Fe＋2H2O＋2OH－===FeO＋3H2↑，最终溶液pH降低，故D错误。 10．我国科学家成功实现了电解气态HCl制备Cl2，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．a为外接直流电源的负极 B．阳极的电极反应为2HCl－2e－===Cl2＋2H＋ C．通电后H＋从左室迁移至右室 D．左室中发生的反应为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，实现了Fe3＋的再生 解析：选C　右侧氯化氢失去电子转化为氯气，因此右侧电极是阳极，则a为外接直流电源的负极，b为外接直流电源的正极，选项A正确；阳极发生失电子的氧化反应，电极反应为2HCl－2e－===Cl2＋2H＋，选项B正确；电解池中阳离子向阴极移动，因此通电后H＋从右室迁移至左室，选项C错误；根据装置图可判断左室中发生的反应为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，实现了Fe3＋的再生，选项D正确。 二、多选题：本题共5小题，每小题4分，共20分。每小题有2个选项符合题目要求。 11．科研人员设计了如图所示的甲烷燃料电池，并用于电解饱和NaCl溶液，电池的电解质是掺杂了Y2O3与ZrO2的固体，可在高温下传导O2-。下列说法正确的是 A．电极C为阴极 B．电极D区溶液的pH增大 C．该电池工作时负极反应式为CH4-8e-＋4O2-=CO2＋H2O D．当线路上通过0.2 mol电子时，有2.24 L O2参与反应 【答案】BC 【分析】根据左边是甲烷燃料电池，甲烷做燃料，因此上面为原电池负极，下面为原电池正极，连正极的为阳极即C电极，D电极为阴极，据此解答。 【详解】A．由上述分析，电极C为阳极，故A错误； B．D极为阴极，水电离出的氢离子得到电子变为氢气，剩余氢氧根，因此电极D区溶液的pH增大，故B正确； C．甲烷为负极，因此该电池工作时负极反应式为：CH4-8e-＋4O2-=CO2＋H2O，故C正确； D．未给出气体所处的温度和压强，无法计算氧气的物质的量，故D错误； 答案选BC。 12．利用甲烷燃料电池作电源，可以通过电化学方法将有害气体NO、分别转化为和，装置如图所示。下列说法错误的是 A．通过甲进入的气体是氧气 B．b极的电极反应为： C．通过丙出口出去的物质只有硫酸铵浓溶液 D．d电极反应式是 【答案】AC 【分析】本题装置为利用甲烷燃料电池作电源，将有害气体NO、SO2分别转化为和，则左侧为甲烷燃料电池，右侧为电解池，c电极SO2转化为，化合价升高，失电子，为阳极，d电极NO转化为，化合价降低，得电子，为阴极，可知a为负极，b为正极。 【详解】A．a电极为甲烷燃料电池的负极，则通过甲进入的为甲烷，A错误； B．b电极为甲烷燃料电池的正极，通入的气体为氧气，电极反应为：O2+2H2O+4e−=4OH−，B正确； C．c电极SO2转化为，d电极NO转化为，总反应方程式为：，通过丙出口出去的物质为硫酸铵浓溶液和硫酸溶液，C错误； D．d电极为阴极，NO转化为，电极方程式为，D正确； 故答案选AC。 13．按图甲装置进行实验，若图乙中横坐标x表示通过电极的电子的物质的量。下列叙述不正确的是 A．F表示反应生成的物质的量 B．E表示反应实际消耗的物质的量 C．E表示反应生成的物质的量 D．E表示反应生成的物质的量 【答案】AC 【分析】电解硫酸铜溶液时，阳极电极式为：，阴极电极式为：Cu2++2e-=Cu，总反应为：。电路中通过4mol电子时，生成1molO2，2molCu，2molH2SO4，消耗2molCuSO4，2molH2O。 【详解】A．根据分析，转移4mol电子时生成1molO2，故F表示反应生成O2的物质的量，A错误； B．根据分析，转移4mol电子时消耗2molH2O，E表示反应实际消耗的物质的量，B正确； C．根据分析，转移4mol电子时生成1molO2，根据A，F表示反应生成的物质的量，C错误； D．根据分析，转移4mol电子时生成2mol H2SO4，E表示反应生成的物质的量，D正确； 故选AC。 14．如图装置可实现将转化为，并获得溶液。下列说法错误的是 A．为太阳能电池的正极 B．该装置可实现多种能量之间的转化 C．电极的电极反应为 D．当有参与反应时，外电路中通过个电子、质子交换膜透过个 【答案】CD 【分析】该装置有太阳能电池为电源、为电解池，总反应为，其中C元素的化合价降低、Cl元素的化合价升高，CO2发生得电子的还原反应生成CO，装置图中电极X为阴极，电极反应为CO2+2e-+2H+=CO+H2O，电极Y为阳极，电极反应为Cl- -2e-+H2O=ClO-+2H+，与阴极相接的为电源负极，b为负极，与阳极相接的为电源正极，即a为正极，据此分析解答。 【详解】A．根据上述分析可知：a为正极，b为负极，故A项正确； B．该装置有太阳能电池为电源，太阳能电池将太阳能转化为电能，实现了CO2与NaCl电解生成CO和NaClO，电能转化为化学能，该装置工作时，至少实现了三种能量形式的转化，故B项正确； C．由分析可知，装置图中电极X为阴极，电极反应为CO2+2e-+2H+=CO+H2O，故C项错误； D．X是阴极，阴极反应为CO2+2e-+2H+=CO+H2O，1molCO2参与反应外电路通过2NA个电子，质子交换膜通过2NA个H+，故D项错误； 故本题选CD。 15．全钒液流电池具有响应速度快、操作安全、使用寿命长等优点，被广泛应用于各领域，工作原理如下图，电解液含硫酸。下列有关说法正确的是 离子种类 颜色 黄色 蓝色 绿色 紫色 A．放电时，A极为负极，发生还原反应 B．放电时，B极反应式为 C．充电时，理论上电路中转移电子时，右侧电解质(包含储液罐)溶液中会减少个 D．当完成储能时，右侧储液罐中溶液的颜色是黄色 【答案】BD 【分析】由图可知，放电时，H+向B极移动，说明B极为正极，A极为负极，充电时，B极为阳极，A极为阴极，以此解答。 【详解】A．由分析可知，放电时，A极为负极，V2+发生氧化反应，A错误； B．由分析可知，放电时，B极为正极，得到电子生成，电极方程式为：，B正确； C．充电时，B极为阳极，失去电子生成，电极方程式为：，理论上电路中转移电子时，B极区生成2molH+，其中1molH+进入A极区，则右侧电解质(包含储液罐)溶液中会增大个，C错误； D．充电时储能，电极B极为阳极，失去电子生成，当完成储能时，右侧储液罐中溶液的颜色是黄色，D正确； 故选BD。 三、填空题：本题共5小题，每小题12分，共60分。 16．装置如图所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。请回答： (1)B极是电源的负极，C极的电极反应式为 ，一段时间后丁中X极附近的颜色逐渐 (填“变深”或“变浅”)。 (2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成，对应单质的物质的量之比为 。 (3)现用丙装置给铜件镀银，则H应该是 (填“铜”或“银”)，电镀液是 溶液。常温下，当乙中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为500 mL)，丙中镀件上析出银的质量为 g，甲中溶液的pH (填“变大”“变小”或“不变”)。 (4)若甲烧杯是在铁件表面镀铜，已知电镀前两电极质量相同，电镀完成后将它们取出，洗净、烘干、称量，发现二者质量相差5.12 g，则电镀时电路中通过的电子为 mol。 【答案】(1) 4OH--4e-=O2↑＋2H2O 变浅 (2)1∶2∶2∶2 (3) Cu AgNO3 5.4 变小 (4)0.08 【分析】C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极，将直流电源接通后，F极附近呈红色，说明F电极附近有碱生成，则F电极上氢离子放电生成氢气，F为阴极，所以C、E、G、X是阳极，D、F、H、Y是阴极，连接阳极的电极A是正极、连接阴极的电极B是负极，然后根据电解原理分析解答。 【详解】（1）根据上述分析可知，C极的阳极，溶液中的OH-失去电子发生氧化反应，故阳极C的电极反应式为：4OH--4e-=O2↑+2H2O； 丁中氢氧化铁胶体在外加电场力作用下会发生电泳现象，Y极是阴极，氢氧化铁胶体离子带正电荷，会向带负电荷较多的Y极移动，所以X电极颜色逐渐变浅。 （2）C电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O；D电极反应为Cu2++2e-=Cu；E电极反应为2Cl--2e-=Cl2↑，F电极反应为：2H++2e-=H2↑，同一闭合回路中电子转移数目相等，四个电极转移的电子数相同，所以甲、乙装置的C、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量之比为1：2 ：2 ：2。 （3）电镀装置中，镀层金属必须做阳极，镀件做阴极，所以H应该是镀件铜，电解质溶液中含银离子，应为AgNO3溶液； 常温下，乙中溶液的pH=13，则c(OH-)=0.1mol/L，溶液的体积为500mL，则n(OH-)=0.1 mol/L×0.5 L=0.05mol，根据电解反应方程式：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑可知：反应产生0.05 molNaOH时转移电子的物质的量为0.05 mol，由于在同一闭合回路中电子转移数目相等，根据镀银的阴极反应式：Ag++e-=Ag，可知生成银的质量m(Ag)=0.05 mol×108 g/mol=5.4g； 甲中溶液是CuSO4溶液，在阳极上水电离产生的OH-失去电子变为O2，电极反应式为：4OH--4e-=2H2O+O2↑；阴极上Cu2+得到电子变为Cu单质，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，故甲装置总反应方程式为：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，则甲中溶液的pH变小。 （4）若甲烧杯是在铁件表面镀铜，阳极发生的反应为：，阴极的反应为：，电镀前两电极质量相同，电镀完成后将它们取出，洗净、烘干、称量，发现二者质量相差5.12 g，根据得失电子守恒可知，阳极溶解的铜的物质的量为=0.04mol，则电路中通过的电子为0.04mol×2=0.08mol。 17．高铁酸钾固体呈紫色，可溶于水，微溶于浓溶液，在碱性溶液中性质稳定。 (1)研究人员用作电极电解浓溶液制备，装置示意图如下： ①Ni电极作 (填“阴”或“阳”)极。 ②Fe电极上的电极反应式为 。 ③制备过程中 (填“需要”或“不需要”)补充KOH，结合化学用语解释原因 。 (2)偂化物有剧毒，若废水中含量超标，可用将其氧化。测定处理后水(含少量)的废水(废水中不含干扰测定的物质)中的含量的操作如下：取处理后的废水于锥形瓶中，滴加几滴溶液作指示剂，再用的溶液滴定，消耗溶液的体积为。 已知：(黄色)，优先于与反应。 ①溶液应装在 (填“酸式”或“碱式”)滴定管中，且最好是棕色的，目的是 。 ②滴定终点时的现象是 。经处理后的废水中的含量为 。 【答案】(1) 阴极 Fe-6e-+8OH-=+4H2O 需要 总反应为Fe+2H2O+2KOH=K2FeO4+3H2↑，消耗KOH (2) 酸式 防止硝酸银见光分解 滴入最后半滴硝酸银溶液，Ag+与I-生成AgI黄色沉淀，且半分钟内不消失 【分析】(1)根据图示，在碱性条件下，铁电极转化为Na2FeO4，铁元素化合价升高，被氧化转化为Na2FeO4，则Fe作阳极，Ni作阴极；根据电解的总反应式分析氢氧化钠需要添加的原因； (2)Ag+与CN-反应生成[Ag(CN)2]-，当CN-反应结束时，Ag+与I-生成AgI黄色沉淀，说明反应到达滴定终点；计算消耗硝酸银物质的量，再根据方程式Ag++2CN-=[Ag(CN)2]-计算出氰化钠的含量。 【详解】（1）①根据分析，Ni电极作电解池的阴极； ②根据分析，Fe作阳极，在碱性条件下，铁电极转化为Na2FeO4，则Fe电极的电极反应式：Fe-6e-+8OH-=+4H2O； ③根据题意写出反应的总方程式Fe+2H2O+2KOH=K2FeO4+3H2↑，由方程式可知反应过程中要消耗KOH，故在整个过程中需要添加KOH； （2）①溶液中银离子水解使溶液显酸性，应装在酸式滴定管中，由于硝酸银易见光分解，故应装在棕色酸式滴定管中； ②Ag+与CN-反应生成[Ag(CN)2]-，当CN-反应结束时，滴入最后一滴硝酸银溶液，Ag+与I-生成AgI黄色沉淀，且半分钟内不消失，说明反应到达滴定终点，消耗AgNO3的物质的量为V×10-3L×cmol/L=cV×10-3mol，根据方程式Ag++2CN-=[Ag(CN)2]-，处理的废水中氰化钠的质量为cV×10-3mol×2×49g/mol=98cV×10-3g，废水中氰化钠的含量为=。 18．重铬酸钠(Na2Cr2O7•2H2O)俗称红矾钠，是一种重要的无机盐产品，可作氧化剂，在印染、颜料、电镀、医药等方面有广泛用途。 (1)基态铬原子的价电子排布图 。 【查阅资料】已知重铬酸钠溶液存在Cr2O(橙色)和CrO(黄色)相互转化的平衡。 【实验操作】分别向两支装有Na2Cr2O7的溶液中加入几滴浓硫酸和NaOH溶液，如图所示： 【实验现象】左边试管溶液颜色变深，右边溶液颜色变浅。 【实验结论】 (2)①出重铬酸钠溶液中Cr2O(橙色)和CrO(黄色)相互转化的平衡的离子方程式 。 ②用平衡移动原理解释右边试管加入NaOH溶液后，溶液颜色变浅的原因： 。 ③若加水稀释重铬酸钠溶液，则的值 (答变大变小或不变)。 (3)利用膜电解技术(装置如图所示)，以Na2CrO4为电解液制备Na2Cr2O7的总反应方程式为：4Na2CrO4+4H2O2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2↑+O2↑。写出阳极的电极反应式 ，电解时通过交换膜的主要离子为 。 (4)测定所得Na2Cr2O7溶液的浓度。用amol•L-1酸性KMnO4标准溶液滴定一定浓度的FeSO4溶液V1mL，消耗KMnO4溶液25.00mL；再用滴定过的FeSO4溶液滴定待测液Na2Cr2O7溶液25.00mL，并记录消耗FeSO4溶液体积V2mL。 已知：MnO+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O Cr2O+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O 根据以上数据，计算得Na2Cr2O7溶液的浓度c= mol•L-1。 【答案】(1) (2) (橙色)+H2O2(黄色)+2H+ 加入NaOH溶液后，OH-与H+结合生成水，生成物c(H+)减小，平衡(橙色)+H2O2(黄色)+2H+正向移动 变大 (3) 4OH--4e-=2H2O+O2↑ OH- (4) 【详解】（1） 铬是24号元素，其原子核外有24个电子，其价电子排布式为3d54s1，所以其价电子排布图为； （2）①重铬酸钠溶液中(橙色)和(黄色)相互转化的平衡的离子方程式：(橙色)+H2O2(黄色)+2H+； ②重铬酸钠溶液中存在平衡：(橙色)+H2O2(黄色)+2H+，右边试管加入NaOH溶液后，OH-与H+结合生成水，生成物浓度减小，平衡正向移动，造成重铬酸钠溶液的橙色变浅； ③若加水稀释重铬酸钠溶液，平衡：(橙色)+H2O2(黄色)+2H+中生成物浓度减小的程度大于反应物，平衡正向移动，n()增大，n()减小，则的值变大； （3）电解时总反应方程式为：4Na2CrO4+4H2O2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2↑+O2↑，阳极发生氧化反应，氧元素化合价升高，则阳极的电极反应式4OH--4e-=2H2O+O2↑，电解时阴极的电极反应式2H2O+2e-= 2OH-+H2↑，通过交换膜的主要离子为OH-； （4）用酸性KMnO4标准溶液确定FeSO4溶液的浓度，根据+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O，可知关系式，则FeSO4溶液的浓度，用FeSO4溶液滴定待测液Na2Cr2O7溶液25.00mL，消耗FeSO4溶液体积V2mL，根据+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，可知关系式，Na2Cr2O7溶液的浓度c= mol•L-1。 19．A、B、C、D均为石墨电极，E、F为两种活泼金属，这两种金属元素均位于短周期，且位置相邻，E能与NaOH溶液反应。按图示接通线路，反应一段时间。 (1)判断装置的名称：甲池为 (填“电解池”或“原电池”，下同)，乙池为 。 (2)F极为 (填“正极”“负极”“阳极”或“阴极”)，电极反应式为 ；B极为 (填“正极”“负极”“阳极”或“阴极”)，电极反应式为 。 (3)溶液会变蓝的是 (填“a”或“b”)，U形管中先变红的是 (填“C”或“D”)极附近的溶液，U形管中发生的总反应为 。 (4)已知烧杯和U形管中的溶液均足量，当烧杯中有38.1 g I2生成时，甲池中溶液的质量会减少 g。 【答案】(1) 电解池 原电池 (2) 正极 2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－ 阴极 Cu2＋＋2e－=Cu (3) a D 2H2O＋2KCl2KOH＋H2↑＋Cl2↑ (4)12 【分析】E、F分别为短周期相邻两种活泼金属中的一种，且E能与NaOH溶液反应，则E是金属铝，所以F是金属镁，乙是原电池，其中金属E是Al电极是负极，甲是电解池，所以D是阴极，C是阳极，B是阴极，A是阳极，F是正极。 【详解】（1）该整套装置为原电池与电解池连接的装置，由题意知E为Al，F为Mg，则乙池为原电池，甲池为电解池。 （2）根据分析可知，E为Al，则E极为负极，F极为正极，正极上H2O得电子生成H2，故正极的电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－； A连接正极，即A极为阳极，故B极为阴极，阴极上Cu2＋得电子生成Cu，电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu。 （3）D是阴极，该电极上会产生氢气，所以中冒气泡，则D电极周围有大量氢氧根离子，能使酚酞变红；a中是氯离子失电子产生氯气，能将碘离子氧化为单质遇到淀粉变蓝色，所以烧杯中溶液会变蓝的是a，故U形管内发生的反应为：2H2O+2KCl2KOH+H2↑+Cl2↑，故答案为：a；D；2H2O+2KCl2KOH+H2↑+Cl2↑。 （4）D是阴极，根据2I-+2e-= I2，则38.1 g I2的物质的量为=0.15mol，则转移电子的物质的量为0.15mol×2=0.3mol，甲是电解池，B是碳且为阴极，发生反应为Cu2++2e-=Cu，A是阳极，发生反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，则甲池中溶液减少质量即为铜单质和氧气的质量，转移0.3mol电子时，生成0.15mol的铜，其质量为0.15mol×64g/mol=9.6g，同时生成氧气的物质的量×0.3mol，则氧气的质量=×0.3mol×32g/mol=2.4g，则甲池中溶液的质量会减少9.6g+2.4g=12g。 20．新能源汽车所用蓄电池主要为二次锂电池。请回答下列问题： (1)如图所示为水溶液锂离子电池体系。放电时，电池的负极是 (填“a”或“b”)，溶液中从 (填“a向b”或“b向a”)迁移。 (2)钴酸锂电池是目前常见的锂离子二次电池，电池总反应为，用它做电源按如图装置进行电解。通电后，d电极附近先出现白色沉淀(CuCl)。 ①放电时，负极反应式为 。 ②该电池充电时，n极为电源的 极，试写出装置II中d电极附近产生白色沉淀的反应式 。 ③电极a上的现象是 。 ④若装置I为铜上镀银，则装置I中U形管内的溶液为 (填化学式，下同)，电解一段时间后，若铜棒上无气体产生，要使溶液恢复原状态，需加入 。 【答案】(1) b b向a (2) LixC6—xe﹣=xLi++C6 正极 Cu—e﹣+Cl﹣=CuCl 电极上有无色气泡逸出 AgNO3溶液 Ag2O 【分析】（1）由题给装置图可知，锂电极为原电池的负极，放电时，溶液中阳离子由负极向正极迁移； 【详解】（1）由题给装置图可知，b电极为原电池的负极，a电极为原电池的正极，放电时，溶液中Li＋由负极向正极迁移，即从b向a迁移； （2）由题意可知，与钴酸锂电池的正极n相连的d电极为电解池的阳极，c为阴极，则m为钴酸锂电池的负极、a为电解池的阴极、b为阳极； ①由方程式可知，放电时，LixC6为酸锂电池的负极，LixC6在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子和C6，电极反应式为LixC6—xe﹣=xLi++C6； ②由分析可知，m为钴酸锂电池的负极、n为正极，则该电池充电时，n极接电源的正极；装置Ⅱ中d电极为电解池的阳极，氯离子作用下铜在阳极失去电子发生氧化反应生成氯化亚铜白色沉淀，电极反应式为Cu—e﹣+Cl﹣=CuCl； ③由分析可知，电极a为电解池的阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，观察到的实验现象为电极上有无色气泡逸出； ④若装置I为铜上镀银，则装置I中U形管内的溶液为硝酸银溶液，电解时，银离子在铜电极上得到电子发生还原反应生成银，水分子在石墨电极上失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，则电解一段时间后，若铜棒上无气体产生，电解的总反应方程式为4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑，所以要使溶液恢复原状态，需加入氧化银； 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$